JP2010149955A - Elevator brake control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレーキドラムに対しブレーキシューを押圧することにより制動力を得るエレベーター用ブレーキ装置に関するものである。 The present invention relates to an elevator brake device that obtains a braking force by pressing a brake shoe against a brake drum.
ブレーキドラムに対し制動ばねにより押圧することで制動力を発生する可動片と、この可動片を制動ばねの付勢力に抗して吸引し制動を解除するための電磁石を構成する電磁コイルで構成されたエレベーター用ブレーキ制御装置において、従来技術では可動片を電磁吸引力により電磁石に吸引する制動解除時に可動片と電磁石の衝突により発生する衝突音と、制動解除後にばねの付勢力により可動片をブレーキドラムに押圧する制動付加時に可動片とブレーキドラムの衝突により発生する動作音を低減するために、制動解除時は1ないし3段のステップ状のコイル電流を与え、制動付加時には1ないし2段のステップ状のコイル電流を与えるエレベーター用ブレーキ装置がある。ステップ状の電流としては、制動解除時、制動付加時ともに第1ステップで可動片を動き出してから、接触面に衝突するまでの間の位置に一旦停止させ、次ステップで動作を完了させる指令を与えることで可動片の衝突速度を抑制し衝突音を低減している。このときに用いる可動片を一旦停止させるステップ状の電流指令は、可動片付近に取り付けた位置センサもしくは音圧センサから得られる情報を基にブレーキ動作前にあらかじめ設定している(例えば特許文献1参照)。 It consists of a movable piece that generates a braking force by being pressed against the brake drum by a braking spring, and an electromagnetic coil that constitutes an electromagnet for attracting the movable piece against the urging force of the braking spring and releasing the braking. In conventional elevator brake control devices, the conventional technique brakes the movable piece by the collision force generated by the collision between the movable piece and the electromagnet when the movable piece is attracted to the electromagnet by the electromagnetic attraction force, and the spring biasing force after the brake is released. In order to reduce the operation sound generated by the collision between the movable piece and the brake drum when braking is applied to the drum, a stepped coil current of 1 to 3 steps is applied when the brake is released, and 1 to 2 steps of coil current is applied when braking is applied. There is an elevator brake device that provides a stepped coil current. As the step-like current, a command to temporarily stop the movable piece at the position from when the movable piece starts to move in the first step until it collides with the contact surface when braking is released and when braking is applied, and the operation is completed in the next step. By giving, the collision speed of the movable piece is suppressed and the collision sound is reduced. The step-like current command for temporarily stopping the movable piece used at this time is set in advance before the braking operation based on information obtained from a position sensor or a sound pressure sensor attached in the vicinity of the movable piece (for example, Patent Document 1). reference).
また、その他の従来技術としては、制動付加時にばねの付勢力によりブレーキシューをブレーキコイルからブレーキドラムへ移動させるときのブレーキシューの速度であるブレーキシュー落下速度が、理想的な速度パターンに一致するように制御電圧を与えることで、ブレーキシューがブレーキドラムに衝突するときの衝突速度を低減し、ブレーキ動作音を抑えるエレベーター用ブレーキ装置がある(例えば特許文献2参照)。 As another prior art, the brake shoe falling speed, which is the speed of the brake shoe when the brake shoe is moved from the brake coil to the brake drum by the biasing force of the spring when braking is applied, matches the ideal speed pattern. There is an elevator brake device that reduces the collision speed when the brake shoe collides with the brake drum by applying the control voltage as described above and suppresses the brake operation sound (see, for example, Patent Document 2).
非特許文献1では、ブレーキシューの衝突により発生する衝突音の大きさ(音圧レベル)Lpと、ブレーキシューの衝突速度Veの間に以下に示す(1)式が成り立つことが示されている(例えば非特許文献1参照)。
一般的に電磁ブレーキは、ブレーキシューをブレーキドラムに押圧するためのばねとこのブレーキシューを制動ばねの付勢力に抗して吸引し制動を解除するための電磁石を構成
する電磁コイルからなる。
In general, an electromagnetic brake includes a spring for pressing a brake shoe against a brake drum and an electromagnetic coil constituting an electromagnet for attracting the brake shoe against the urging force of the braking spring and releasing the braking.
図1は電磁ブレーキのブレーキシューに働く力を示す図である。ブレーキシューにはブレーキドラム方向にばねにより押圧するばね力Fsとばね力Fsに抗し電磁石により吸引を行なう電磁吸引力Fmが働く。このときブレーキシューに働くばね力Fsはブレーキシューの変位Xgを用いて次式((2)式)のように表される。
また、電磁コイルによる吸引力Fmはブレーキシューの変位Xgと電磁コイルに流れる電流iを用いて次式((3)式)で表される。
ここで、pは電磁石吸引力係数で既知の値であり、Xmはコイルの漏れ磁束などから決まる既知の値である。
Further, the attractive force Fm by the electromagnetic coil is expressed by the following equation (Equation (3)) using the displacement Xg of the brake shoe and the current i flowing through the electromagnetic coil.
Here, p is a known value of the electromagnet attractive force coefficient, and Xm is a known value determined from the leakage flux of the coil and the like.
電磁ブレーキはブレーキシューがばね力Fsによりブレーキドラムに押し付けられたときの摩擦力により制動力をえる構造をしている。よって、電磁ブレーキの制動を解除するときは、電磁コイルに電流を流し、ばね力Fsに打ち勝つ吸引力Fmを生成することでブレーキシューを電磁コイル側に吸引する。この動作をブレーキの吸引動作と呼ぶ。 The electromagnetic brake has a structure in which a braking force is obtained by a frictional force when the brake shoe is pressed against the brake drum by a spring force Fs. Therefore, when releasing the braking of the electromagnetic brake, the brake shoe is attracted to the electromagnetic coil side by causing a current to flow through the electromagnetic coil and generating an attractive force Fm that overcomes the spring force Fs. This operation is called a brake suction operation.
一方、制動付加時においては、電磁コイルを消勢することで、電磁コイルに流れる電流を電磁コイルの抵抗およびインダクタンスから決まる時定数に応じて減少させる。コイル電流の減少にともない吸引力Fmが減少し、ばね力Fsが吸引力Fmに打ち勝つとブレーキシューは、ばね力Fsによりブレーキドラム方向に変位する。これをブレーキの落下動作と呼び、ブレーキシューがブレーキドラム側に変位することを落下するという。 On the other hand, when braking is applied, the electromagnetic coil is de-energized to reduce the current flowing through the electromagnetic coil according to a time constant determined from the resistance and inductance of the electromagnetic coil. As the coil current decreases, the attraction force Fm decreases, and when the spring force Fs overcomes the attraction force Fm, the brake shoe is displaced in the brake drum direction by the spring force Fs. This is called a brake dropping operation, and the displacement of the brake shoe toward the brake drum is called dropping.
図2はブレーキシュー変位Xgとブレーキシューに働くばね力Fsの関係、及び電磁コイルに流れる電流を固定した場合の吸引力Fmとブレーキシューの変位Xgの関係を示した図である。電流ibは図2に示すように吸引力Fmが制動付加時の変位Xbでばね力Fsと釣り合うときに電磁コイルに流れる電流であり、電流iaは吸引力Fmが制動解除時の変位Xaでばね力Fsと釣り合うときに電磁コイルに流れる電流となる。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the brake shoe displacement Xg and the spring force Fs acting on the brake shoe, and the relationship between the attractive force Fm and the brake shoe displacement Xg when the current flowing through the electromagnetic coil is fixed. As shown in FIG. 2, the current ib is a current that flows through the electromagnetic coil when the attractive force Fm is balanced with the spring force Fs by the displacement Xb when braking is applied, and the current ia is the spring by the displacement Xa when the attractive force Fm is released from braking. The current flows through the electromagnetic coil when it balances with the force Fs.
ここでブレーキの吸引動作を考える。制動付加時の変位Xbにおいて電磁コイルにib以上の電流ibhを流すと、吸引力Fmがばね力Fsに打ち勝ちブレーキシューが電磁コイル側に移動を開始する。吸引動作が始まるとブレーキシューの変位Xgは小さくなる。このとき、吸引力Fmはブレーキシュー変位Xgの2乗に反比例する形で増加するため、ばね力Fsに打ち勝つ吸引力Fmがブレーキシューに作用し続けることになる。そして、ブレーキシューが加速し続けるため、電磁コイルへの衝突速度は大きくなり、許容値を超える大きな動作音が発生することになる。 Here, the suction operation of the brake is considered. When a current ibh equal to or greater than ib is passed through the electromagnetic coil at the displacement Xb when braking is applied, the attractive force Fm overcomes the spring force Fs and the brake shoe starts moving toward the electromagnetic coil. When the suction operation starts, the brake shoe displacement Xg decreases. At this time, the suction force Fm increases in inverse proportion to the square of the brake shoe displacement Xg, so that the suction force Fm that overcomes the spring force Fs continues to act on the brake shoe. And since a brake shoe continues accelerating, the collision speed to an electromagnetic coil becomes large, and the big operation sound exceeding an allowable value will generate | occur | produce.
次に、落下動作に関し考える。制動解除時の変位Xaにおいて電磁コイルに流す電流をia以下の電流iahにすると、ばね力Fsが吸引力Fmに打ち勝ちブレーキシューがブレーキドラム側に移動を開始する。落下動作が始まるとブレーキシューの変位Xgは大きくなる。それに伴い、吸引力Fmは変位Xgの2乗に反比例して急激に減少していく。
よって、ブレーキシューは吸引力Fmより大きいばね力Fsにより加速を続け、ブレーキドラムへの衝突速度が大きくなってしまう。そのため、許容値を超える大きな動作音が発生してしまう。ブレーキ動作において動作音が許容値となるときの衝突速度を、以下では、許容衝突速度Vsと呼ぶ。また、落下動作時に吸引力Fmが働かない状態で速度ゼロからばね力Fsの力だけでブレーキシューをブレーキドラム側に落下させたときに衝突速度が許容衝突速度Vsになる距離を、以下では、許容ストロークXnと呼ぶ。吸引動作時においても速度ゼロから電流ibhによる吸引力Fmでブレーキシューを吸引したときに衝突速度が許容衝突速度Vsとなる距離を、以下では、許容ストロークXnと呼ぶ。
Next, let us consider the drop operation. When the current flowing through the electromagnetic coil at the displacement Xa when the brake is released is set to a current iah which is equal to or less than ia, the spring force Fs overcomes the attractive force Fm and the brake shoe starts to move toward the brake drum. When the dropping operation starts, the displacement Xg of the brake shoe increases. Accordingly, the suction force Fm decreases rapidly in inverse proportion to the square of the displacement Xg.
Therefore, the brake shoe continues to be accelerated by the spring force Fs larger than the suction force Fm, and the collision speed with the brake drum increases. For this reason, a loud operating sound exceeding the allowable value is generated. In the following, the collision speed at which the operation sound becomes an allowable value in the brake operation will be referred to as an allowable collision speed Vs. Further, the distance at which the collision speed becomes the permissible collision speed Vs when the brake shoe is dropped to the brake drum side with only the force of the spring force Fs from zero speed in the state where the suction force Fm does not work during the dropping operation, This is called allowable stroke Xn. Hereinafter, the distance at which the collision speed becomes the allowable collision speed Vs when the brake shoe is sucked with the suction force Fm by the current ibh from zero speed is also referred to as the allowable stroke Xn.
特許文献1では、ブレーキ吸引時、落下時ともに複数段のステップ状の電流指令の1段目の電流指令によりブレーキシューが動き出してから、接触面に衝突するまでの間の位置にブレーキシューを一旦停止させるとしている。
In
ここで、図2のばね力Fsと吸引力Fmのグラフにおいて制動付加状態の変位Xbと制動解除状態の変位Xaの間の位置である変位Xcにおいてばね力Fsと吸引力Fmが釣り合う電流icを考える。電流icは電流iaより大きく電流ibより小さい(ia<ic<ib)。このとき、電流icが変位Xcにおいてブレーキシューを保持できる電流となる。 Here, in the graph of the spring force Fs and the attraction force Fm in FIG. 2, the current ic that balances the spring force Fs and the attraction force Fm at the displacement Xc that is a position between the displacement Xb in the braking application state and the displacement Xa in the braking release state. Think. The current ic is larger than the current ia and smaller than the current ib (ia <ic <ib). At this time, the current ic becomes a current that can hold the brake shoe at the displacement Xc.
特許文献1では、この電流icを電流指令として与えることでブレーキシューを一旦停止させるとしている。しかし、ブレーキの吸引動作には、変位Xbにおいて電流ib以上のコイル電流が必要となるため、電流ibより低い電流icではブレーキシューを吸引できない。
In
一方、落下動作においても、ブレーキシューを動作させるためには変位Xaにおいて電流ia以下にコイル電流を下げる必要がある。よって電流iaより高い電流icではブレーキシューが落下しない。以上のことから、特許文献1の手法ではブレーキ動作を実行することができない。
On the other hand, even in the dropping operation, in order to operate the brake shoe, it is necessary to lower the coil current below the current ia at the displacement Xa. Therefore, the brake shoe does not fall at a current ic higher than the current ia. From the above, the brake operation cannot be executed by the method of
また、特許文献1ではステップ状の電流指令を電流センサとブレーキシューの衝突を検出するセンサ手段の情報を基に事前に設定している。しかし、ブレーキ動作時の電流の挙動やブレーキシュー衝突のタイミングは装置使用時の発熱や外気温などの環境変化、または、ばね力などの経年変化によって変化する。
Further, in
図3はブレーキシューの変位Xgとブレーキシューに働くばね力Fs及びコイル電流を固定した場合の吸引力Fmとの関係を示した図である。図3において変位Xcでばね力Fmと吸引力Fmが釣り合う電流がicとなる。ここで、経年変化によりばね力Fsが低下しばね力Fshに変化したとする。このときブレーキコイルに電流icを流すと、変位Xcにおいて吸引力Fmがばね力Fshより大きくなる。そのため、ブレーキシューは吸引力Fmによってブレーキコイル側に引き寄せられる。つまり、変位Xcでブレーキシューを停止させるためには変位Xcで変化後のばね力Fshと釣り合う吸引力Fmhを発生させる電流ichを流さなければならない。つまり、ブレーキシューを停止させるための目標電流指令は環境変化や経年変化に応じて変化させる必要がある。そのため特許文献1に記載の装置では、環境変化や経年変化に対応できない。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the displacement Xg of the brake shoe, the spring force Fs acting on the brake shoe, and the attractive force Fm when the coil current is fixed. In FIG. 3, the current at which the spring force Fm and the attractive force Fm are balanced by the displacement Xc is ic. Here, it is assumed that the spring force Fs decreases and changes to the spring force Fsh due to secular change. At this time, when the current ic is passed through the brake coil, the attractive force Fm becomes larger than the spring force Fsh at the displacement Xc. Therefore, the brake shoe is attracted to the brake coil side by the attractive force Fm. That is, in order to stop the brake shoe at the displacement Xc, it is necessary to pass a current ich that generates a suction force Fmh that balances the spring force Fsh after the change at the displacement Xc. In other words, the target current command for stopping the brake shoe needs to be changed according to environmental changes and secular changes. Therefore, the apparatus described in
一般にエレベーターにおいては、ブレーキ吸引動作完了後にエレベーターの昇降動作が始まる。ブレーキ動作時間を短縮すると、エレベーターの昇降動作開始を早めることができるため、エレベーターの運行効率が向上する。つまり、ブレーキ動作時間は短いほうがよい。一方、ブレーキシューを動き出しから衝突までの間の位置に一旦停止させる場合、動作音を低減することを考えると、一旦停止後のブレーキシューの速度は許容衝突速度Vs以下で動作させる必要がある。 In general, in an elevator, the elevator ascends and descends after the brake suction operation is completed. When the brake operation time is shortened, the elevator lifting / lowering operation start can be accelerated, so that the elevator operation efficiency is improved. That is, it is better that the brake operation time is short. On the other hand, when the brake shoe is temporarily stopped at a position between the start of movement and the collision, it is necessary to operate the brake shoe after the stop at a speed equal to or lower than the allowable collision speed Vs in consideration of reducing operation noise.
従って、動作時間の短縮を考えると許容衝突速度Vs以下の区間は短いほうがよく、一旦停止位置は停止位置から衝突位置までの距離が許容ストロークXn以下となる衝突直前に設定したほうがよい。特許文献2では、ブレーキシューの速度を目標値に追従させるように制御をおこなっており、位置に関しては考慮していない。そのため、ブレーキシュー衝突時間が陽には設定できないので、ブレーキシュー停止後の移動距離が許容ストロークXn以下になる衝突直前位置で確実に一旦停止させることができない。結果的に、ブレーキ動作に時間を要することになる。
Therefore, considering the shortening of the operation time, the section below the allowable collision speed Vs should be short, and the stop position should be set immediately before the collision when the distance from the stop position to the collision position is equal to or less than the allowable stroke Xn. In
本発明は、上記の課題を解決するものであり、ブレーキ動作にかかる時間を抑え、かつ環境変化や経年変化の影響を受けることなく、ブレーキ動作時に発生する動作音を低減するエレベーター用ブレーキ制御装置を得ることを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and suppresses the time required for the brake operation, and reduces the operation sound generated during the brake operation without being affected by environmental changes and secular changes. The purpose is to obtain.
本発明のエレベーター用ブレーキ装置は、エレベーターのかごを昇降駆動する巻上機モータに設けられたブレーキドラムと、前記ブレーキドラムに対し摺動することにより制動力を発生するブレーキシューと、前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムに押圧するばねと、前記ブレーキシューを前記ばねの付勢力に抗して吸引する電磁石を構成するブレーキコイルに供給する制御電圧を出力する制御装置と、を備えたエレベーター用ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記エレベーター用ブレーキ装置への制動付加時または制動解除時における前記ブレーキシューの位置パターンを生成する位置パターン発生器と、
前記ブレーキシューの変位に対応した位置情報を検出する変位検出器と、前記ブレーキシューの位置が上記位置パターン発生器により生成される位置パターンの対応する時間での値に一致するように前記ブレーキコイルに印加する電圧を出力する補償手段と、を備えるようにしたものである。
A brake device for an elevator according to the present invention includes a brake drum provided in a hoisting machine motor that drives an elevator car up and down, a brake shoe that generates a braking force by sliding against the brake drum, and the brake shoe A brake device for an elevator comprising: a spring that presses the brake drum against the brake drum; and a control device that outputs a control voltage supplied to a brake coil that constitutes an electromagnet that attracts the brake shoe against an urging force of the spring. The control device generates a position pattern of the brake shoe when braking is applied to the elevator brake device or when braking is released, and a position pattern generator,
A displacement detector for detecting position information corresponding to the displacement of the brake shoe, and the brake coil so that the position of the brake shoe matches a value at a corresponding time of the position pattern generated by the position pattern generator. Compensation means for outputting a voltage to be applied to.
上記発明の構成によれば、ブレーキシューに位置パターンで決まる挙動を与えることにより、ブレーキシューの速度ではなく位置で目標値を与えることができるため、衝突のタイミングが分かる。また、ブレーキシューを衝突直前位置で停止させることが可能となり、ブレーキ動作音を低減できる。また、衝突直前位置で一旦停止させることで許容衝突速度Vs以下の速度区間を短縮できるのでブレーキ動作時間を短縮できる。さらに、温度などの環境変化やばね力などの経年変化がおこっても位置パターンは変わらないため、環境変化や経年変化の影響を受けずに制御できる。 According to the configuration of the invention described above, since the target value can be given not by the speed of the brake shoe but by the position by giving the brake shoe the behavior determined by the position pattern, the timing of the collision can be known. Further, the brake shoe can be stopped at the position immediately before the collision, and the brake operation sound can be reduced. Further, by temporarily stopping at the position immediately before the collision, the speed section below the allowable collision speed Vs can be shortened, so that the brake operation time can be shortened. Furthermore, since the position pattern does not change even when an environmental change such as temperature or a secular change such as a spring force occurs, it can be controlled without being affected by the environmental change or the secular change.
・実施の形態1.
図4は本発明の実施の形態1によるエレベーター用ブレーキ装置を含むエレベーターブレーキシステム全体の構成を示す。これは以下に説明する各実施の形態でも同様である。エレベーターのかご1は、巻上機のシーブ2に巻き掛けられた主索3により、他端側の釣合おもり4とともにつるべ式に吊持されており巻上機モータ5によって昇降駆動される。ブレーキドラム6は、巻上機モータ5とシーブ2とを結合する軸上に設置されており、ばね7の付勢力によってブレーキシュー8がブレーキドラム6に押付けられたときの摩擦力により制動力を得るようになっている。
FIG. 4 shows the configuration of the entire elevator brake system including the elevator brake device according to
本発明は電磁ブレーキの制御装置に対して使用するものである。図中、制御装置9は、ブレーキ吸引時において、直流電磁石を構成するブレーキコイル10に電流を流して付勢し、ブレーキシュー8を、ばね7による付勢力(ブレーキシュー8のブレーキドラム6側への押圧力)に打ち勝ってブレーキコイル10側に吸引する。
The present invention is used for an electromagnetic brake control device. In the drawing, the control device 9 energizes the
一方ブレーキ落下動作時において、制御装置9がブレーキコイル10を消勢すると、ブレーキコイル10の電流値は、ブレーキコイル10の抵抗およびインダクタンスの値により定まる時定数に応じて減少する。これに伴ない吸引力が減少して、ばね7の付勢力よりも小さくなると、ブレーキコイル10とブレーキシュー8とが離れ、ブレーキシュー8はばね7の付勢力によってブレーキドラム6側に落下する。
On the other hand, when the control device 9 deenergizes the
図5は、本発明の実施の形態1による図4の9、10の部分を含むブレーキ装置を示す構成図である。図5において、制御装置9は以下で説明するブレーキ動作音を低減するようなブレーキシュー8の位置パターンXdを生成する位置パターン発生器12と、ブレーキシュー8の変位と1対1に対応する位置情報Xを検出する変位検出器11と、位置情報Xと位置パターンXdのその時間に対応した値との位置偏差ΔXを求める減算器13と、位置偏差ΔXからブレーキコイル10への電圧指令Eを出力する補償手段14と、を備える。変位検出器11としては、位置センサを用いるものでもよいし、ブレーキコイル10に流れる電流値と電圧指令を基に、コイルモデルよりブレーキシュー8の変位を推定するものでもよい。
FIG. 5 is a block diagram showing a brake
次に、本発明の実施の形態1にかかわるブレーキ制御装置9の落下動作について説明する。図6は本発明の制御装置9の動作を示すタイミングチャートである。図6において横軸は時間tを示しており、(a)は変位検出器11によって検出されるブレーキシュー8の位置情報Xの時間変化、(b)はブレーキシュー8の速度Vの時間変化、(c)はブレーキコイル10に供給される電圧指令Eの波形を示している。
Next, the dropping operation of the brake control device 9 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the control device 9 of the present invention. In FIG. 6, the horizontal axis indicates time t, (a) is the time change of the position information X of the
図6を用いて実施の形態1の落下動作、すなわち図6のT1からT4までの動作の説明を行なう。ブレーキ落下時には、まず時間T1において図6の(c)に示すようにブレーキコイル10への電圧指令を瞬時に零に設定する。これにより、ブレーキコイル10に流れる電流が減少を開始し、時間T2においてコイル電流による吸引力が、ばね力よりも小さくなると、ブレーキシュー8はブレーキドラム6に向かって落下を開始する。
The drop operation of the first embodiment, that is, the operation from T1 to T4 in FIG. 6 will be described with reference to FIG. When the brake is dropped, first, at time T1, as shown in FIG. 6C, the voltage command to the
制御装置9は時間T2において変位検出器11からの位置情報Xによりブレーキシュー8の動き出しを検出すると、減算器13において変位検出器11からの位置情報Xと位置パターン発生器12からの位置パターンXdとの位置偏差ΔXを算出し、さらに補償手段14によって位置偏差ΔXを0にするように、ブレーキコイル10への電圧指令Eを出力する。ここで補償手段14としては、例えばP制御器やPID制御器が挙げられる。尚、図6の(c)に示すように、電圧指令Eは、ブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する時間T4まで与えられる。
When the control device 9 detects the movement of the
これにより、ブレーキシュー8の落下時の挙動は、位置パターン発生器12で生成された位置パターンXdに追従することになる。よって、ブレーキ落下時におけるブレーキシュー8の落下の挙動を予め規定したパターンに制御できる。
Thereby, the behavior when the
このとき、以下で説明するような落下動作中にブレーキシュー8を一旦停止させる目標値を与えることで、ブレーキシュー8を落下動作中に一旦停止させることができる。これによりブレーキシュー8の停止後から衝突までの移動変位が通常より短くなるため、ブレーキシュー8の速度が許容衝突速度Vs以上に加速されず、ブレーキドラム6に衝突するときの速度をより効果的に抑制することができるため、衝突時に発生するブレーキ動作音を低減できる。
At this time, the
ここで、位置パターンXdの一例を図6を用いてさらに詳細に説明する。時間T1でブレーキコイル10への電圧指令をゼロにした後、時間T2においてブレーキシュー8の動き出しを検出すると、制御装置9が制御を開始する。制御装置9は、まず図6の(b)に示すように、ブレーキシュー8の速度を増加させ、その後減速させ、時間T3において、落下動作開始位置Xaからブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する位置Xbまでの間の位置X3でブレーキシュー8を一旦停止させる。さらにその後、許容衝突速度Vs以下の速度でゆっくりとブレーキシュー8を落下させる。位置パターンXdで用いられる一旦停止位置X3は、できる限りブレーキドラム衝突位置Xbに近いほうがブレーキ動作音を低減できる。
Here, an example of the position pattern Xd will be described in more detail with reference to FIG. After the voltage command to the
本発明ではブレーキシュー8の位置パターンXdを目標値として与えているのでブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する位置パターンXdにおける位置は決まっている。このため、ブレーキシュー8を一旦停止位置からブレーキドラム6への衝突位置までの距離が許容ストロークXnより小さくなるような衝突直前位置で一旦停止させることが可能となる。これによりブレーキシュー8のブレーキドラム6への衝突速度を抑制することができ、発生する動作音を低減することができる。
In the present invention, since the position pattern Xd of the
また、ブレーキドラム6への衝突直前位置でブレーキシュー8を一旦停止させることで一旦停止位置からブレーキドラム6への衝突までの速度が許容衝突速度Vs以下の時間を短縮できる。一旦停止位置までのブレーキシュー8の速度は許容衝突速度Vs以上にしてもよく、許容衝突速度Vs以下で動作する時間を短縮できるため、ブレーキ動作時間を短縮することができる。さらに、位置パターンを用いることで、温度などの環境変化や経年変化によるばね7の付勢力の変化やブレーキコイル10の抵抗値の変化によらず同じ位置パターンを使用することができるため、環境変化や経年変化の影響を受けず安定した静音効果が得られる。位置パターンXdとしては時間Tsにおいてブレーキシュー8の落下速度を許容衝突速度Vs以下まで減速させ、その後許容衝突速度Vs以下でゆっくりと衝突させるパターンを使用してもよい。
Further, by temporarily stopping the
・実施の形態2
位置パターンXdとしては次のようなエネルギーを考慮したパターンも考えられる。
図7は本発明のブレーキシュー8に働く力を示す図である。図7より、ブレーキコイル10による吸引力Fmの大きさは、上記のようにブレーキシュー8とブレーキコイル10のギャップXgとブレーキコイル10に流れる電流iを用いて(3)式で、また、ばね7によるばね力FsもギャップXgを用いて(2)式で表される。
(2)式、(3)式より、ブレーキシュー8の質量をmとおくと、ブレーキシュー8の落下の挙動は次式で与えられる。
As the position pattern Xd, a pattern considering the following energy is also conceivable.
FIG. 7 is a diagram showing the force acting on the
From equations (2) and (3), if the mass of the
図8は実施の形態2にかかわる位置パターン発生器12が生成するブレーキシュー8の位置パターンXdの一例である。図8において、横軸は時間tを表しており、(a)はブレーキシュー8の位置パターンXdの時間変化、(b)は位置パターンXdに対するブレーキシュー速度の時間変化を示している。位置パターンXdとしては次のような波形を考える。ブレーキ落下動作開始後、時間T0においてブレーキシュー8がブレーキドラム6に向けて落下を開始すると、まず時間Tmまで一定の傾きで増速させる。その後、時間Tsまで一定の傾きで減速させ、ブレーキシュー8の落下速度を一旦ゼロにし、さらにその後、増速させ、時間Tallにおいて許容衝突速度Vs以下の速度Veでブレーキシュー8をブレーキドラム6に衝突させる。図9の(c)に位置パターンXdに対するコイル電流iを示す。これは(4)式より求まる。
FIG. 8 shows an example of the position pattern Xd of the
また、ブレーキコイル10の回路方程式はコイル電圧EとコイルインダクタンスLを用いて次式で表される。
コイルインダクタンスL(Xg)はブレーキシューの変位Xgに関係して決定され、例えば次式より算出される。
ここで、各パラメータL0、L1、X1はコイルによって決まる既知の値である。図9の(d)は、位置パターンXdに対し必要なコイル電圧Eの時間変化であり、これは(5)式と(6)式とから求まる。以上より求まる位置パターンXdに追従させるために必要な電力P=iEを図10の(e)に示す。これらを利用して消費電力が小さい、位置Xsで一旦停止する位置パターンを設定することもできる。
The coil inductance L (Xg) is determined in relation to the displacement Xg of the brake shoe, and is calculated from the following equation, for example.
Here, the parameters L 0 , L 1 , and X 1 are known values determined by the coils. (D) of FIG. 9 is a time change of the coil voltage E required with respect to the position pattern Xd, and this is obtained from the equations (5) and (6). FIG. 10E shows the power P = iE required for following the position pattern Xd obtained from the above. By using these, it is possible to set a position pattern in which power consumption is small and which stops temporarily at the position Xs.
また、(5)式より位置パターンXdに対する入力電圧Eも求まるため、ブレーキ装置に入力電圧の制限がある場合などは、入力電圧の制限内で一旦停止する位置パターンXdを生成することもできる。 Further, since the input voltage E with respect to the position pattern Xd is also obtained from the equation (5), the position pattern Xd that temporarily stops within the input voltage limit can be generated when the input voltage of the brake device is limited.
ここで、入力エネルギーや入力電圧制限を考慮した位置パターンXdの代表例を図8に示す。図8においてブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突する位置Xbは各ブレーキによりあらかじめ決まっている既知の値である。また、本発明の目的はブレーキ動作音を低減することである。ブレーキ動作音はブレーキシュー8がブレーキドラム6に衝突するときの衝突速度Veによって決まるため、許容衝突速度Vs以下に衝突速度Veを設定する。さらにブレーキ落下動作に掛かる時間も短縮したいため、衝突時間Tallも許容時間より短い値に設定する。さらにブレーキシュー8の一旦停止位置から衝突位置までの距離が許容ストロークXn以下になるように、一旦停止時間Tsも固定する。
Here, a representative example of the position pattern Xd in consideration of input energy and input voltage restriction is shown in FIG. In FIG. 8, the position Xb where the
このような条件の下、ブレーキシュー落下速度を加速から減速に切り替える時間Tmを設計パラメータとし、設計パラメータTmを変化させた場合の落下動作で消費する消費電力Qinと入力電圧Eの最大値Emaxのグラフをそれぞれ図11と図12に示す。図11より切り替え時間Tmを大きくすれば消費電力Qinが減少することが分かる。ただし、図12より切り替え時間Tmが時間Tmbを越えると入力電圧Eの最大値Emaxが大きくなり電圧制限を越えてしまうことも分かる。以上より、切り替え時間Tmを入力電圧制限内に入る境界位置である図12のTmbに設定することで、入力電圧制限内で消費電力Qinが最小となるような位置パターンXdを設計することができる。 Under such conditions, the time Tm for switching the brake shoe falling speed from acceleration to deceleration is a design parameter, and the power consumption Q in consumed by the dropping operation and the maximum value E of the input voltage E when the design parameter Tm is changed. The graphs of max are shown in FIGS. 11 and 12, respectively. Power Q in by increasing the switching time Tm from FIG. 11, it is seen to decrease. However, it can also be seen that the switching time Tm than 12 may exceed the maximum value E max increases and the voltage limit of the input voltage E exceeds a time Tm b. As described above, by setting the Tm b of FIG. 12 is a boundary position falling within the input voltage limits the switching time Tm, designing the position pattern Xd as power consumption Q in in the input voltage limits is minimized Can do.
また、位置パターンXdの設計に際し電流制限を考慮してもよい。位置パターンXdに対するコイル電流iは(4)式より求まり、図9の(c)のようなグラフになる。上記設計手法と同様に、図8の位置パターンXdにおいて衝突位置Xb、衝突速度Ve、衝突時間Tall、一旦停止時間Tsを固定する。このときブレーキシュー落下速度を加速から減速に切り替える時間Tmを設計パラメータとし、設計パラメータTmを変化させた場合のコイル電流iの最大値imaxのグラフを図13に示す。図13より切り替え時間Tmが増加するとコイル電流iの最大値imaxも増加していることが分かる。これは図12の入力電圧Eの最大値Emaxと同じ傾向となる。以上から、切り替え時間Tmを電流制限内に入る境界位置である図13のTmcに設定することで、電流制限内で消費電力Qinが最小となるような位置パターンXdを設計することもできる。 Further, current limitation may be taken into consideration when designing the position pattern Xd. The coil current i with respect to the position pattern Xd is obtained from the equation (4) and becomes a graph as shown in FIG. Similar to the above design method, the collision position Xb, the collision speed Ve, the collision time T all , and the stop time Ts are fixed in the position pattern Xd of FIG. FIG. 13 shows a graph of the maximum value i max of the coil current i when the design parameter Tm is the time Tm for switching the brake shoe falling speed from acceleration to deceleration, and the design parameter Tm is changed. It can be seen from FIG. 13 that the maximum value i max of the coil current i increases as the switching time Tm increases. This has the same tendency as the maximum value E max of the input voltage E in FIG. From the above, by setting the Tm c of FIG. 13 is a boundary position entering the switching time Tm in current limit, it is also possible to design the position pattern Xd as power consumption Q in in the current limit becomes minimum .
・実施の形態3
上記実施の形態1ではブレーキ落下動作時の動作音低減をおこなったが、本発明をブレーキ吸引動作時の動作音低減に用いてもよい。図14は本発明の実施の形態3による制御装置9の動作を示すタイミングチャートである。図14において横軸は時間tを示しており、(a)は変位検出器11によって検出されるブレーキシュー8の位置情報Xの時間変化、(b)はブレーキシュー8の速度Vの時間変化、(c)はブレーキコイル10に供給される電圧指令Eの波形を示している。
In the first embodiment, the operation noise during the brake dropping operation is reduced. However, the present invention may be used for the operation noise reduction during the brake suction operation. FIG. 14 is a timing chart showing the operation of the control device 9 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 14, the horizontal axis indicates time t, (a) is the time change of the position information X of the
図14を用いて実施の形態3のブレーキ吸引動作、すなわち図14の時間T5からT8までに対応するブレーキ動作の説明をおこなう。ブレーキ吸引時には、まず時間T5において図14の(c)に示すようにブレーキコイル10に吸引電圧E0を印加する。これによりブレーキコイル10に電流が流れ出し、時間T6においてコイル電流による吸引力がばね力よりも大きくなるとブレーキシュー8が、ブレーキコイル10に向かって吸引を開始する。制御装置9は時間T6において変位検出器11からの情報によりブレーキシュー8の動き出しを検出すると、減算器13において変位検出器11からの位置情報Xと位置パターン発生器12からの位置パターンXdの時間に対応した値との位置偏差ΔXを算出し、さらに補償手段14によって位置偏差ΔXを増幅し、ブレーキコイル10へ電圧指令Eとして出力する。
The brake suction operation according to the third embodiment, that is, the brake operation corresponding to the time T5 to T8 in FIG. 14 will be described with reference to FIG. At the time of brake suction, first, at time T5, the suction voltage E0 is applied to the
このような位置パターンXdを用いた制御は、図14の(c)に示すようにブレーキシュー8がブレーキコイル10に衝突する時間T8まで与えられる。時間T8以降は、ブレーキコイル10へ保持電圧E1を印加する。尚、保持電流E1はブレーキシュー8をブレーキコイル10に保持しておける電圧であり、吸引電圧E0より低く設定されており、ブレーキコイル10の発熱を抑えることができる。また、吸引動作時の時間T8以降の電圧としては、吸引動作を失敗したときのことを考え、時間T8で吸引電圧E0を与えた後、保持電圧E1にコイル電圧を減少させてもよい。
Control using such a position pattern Xd is given until time T8 when the
このようにブレーキコイル10への電圧を制御することで、ブレーキシュー8の吸引時の挙動は、位置パターン発生器12で生成された位置パターンXdに追従することになる。これにより、ブレーキ吸引時のブレーキシュー8の挙動を予め規定されたパターンに制御することができる。このとき、以下で説明するような吸引動作中にブレーキシュー8を一旦停止させる目標値を与えることで、ブレーキシュー8がブレーキコイル10に衝突するときの速度を効果的に抑制することができ、衝突時に発生するブレーキ動作音を低減できる。
By controlling the voltage to the
位置パターンXdの一例として図14のパターンを説明する。時間T5で吸引電圧E0が印加された後、時間T6でブレーキシュー8が動き出すと制御装置9は、まず図14の(b)に示すようにブレーキシュー8の速度を増加させる。その後速度を減速させ時間T7においてブレーキ吸引動作開始位置Xbからブレーキシュー8がブレーキコイル10に衝突する位置Xaまでの間の位置X7でブレーキシュー8を一旦停止させ、その後許容衝突速度Vsより低い速度でゆっくりとブレーキシュー8をブレーキコイル10まで吸引するパターンを与える。ブレーキ吸引時の動作音を低減するためには、ブレーキシュー8を一旦停止させる位置X7は、ブレーキシュー8の一旦停止位置からブレーキコイル10へ衝突する位置までの距離が許容ストロークXnより小さくなるような衝突直前位置に設定したほうがよい。
The pattern of FIG. 14 will be described as an example of the position pattern Xd. When the
本発明ではブレーキシュー8の位置パターンXdを目標値として与えている。ブレーキシュー8がブレーキコイル10に衝突する位置は決まっているため、ブレーキシュー8をブレーキコイル10への衝突直前位置で一旦停止させることが可能となる。これによりブレーキシュー8のブレーキコイル10への衝突速度を抑制することができ、このとき発生する動作音も低減できる。また、ブレーキシュー8をブレーキコイル10への衝突直前位置で一旦停止させることで、許容衝突速度Vs以下の区間が短縮できるため、ブレーキ動作時間を短縮することもできる。さらに、位置で制御することで、温度などの環境変化や経年変化によるブレーキコイル10の抵抗値の変化やばね7の付勢力の変化によらず同じ位置パターンを使用することができるため、環境変化や経年変化の影響を受けず安定した静音効果が得られる。また位置パターンXdとしては実施の形態2と同様に消費電力Qinや入力電圧制限、コイル電流の制限を考慮したパターンを与えてもよい。
In the present invention, the position pattern Xd of the
1 かご、2 シーブ、3 主索、4 釣合おもり、5 巻上機モータ、6 ブレーキドラム、7 ばね、8 ブレーキシュー、9 制御装置、10 ブレーキコイル、11 変位検出器、12 位置パターン発生器、13 減算器、14 補償手段。 1 car, 2 sheave, 3 main rope, 4 counterweight, 5 hoisting machine motor, 6 brake drum, 7 spring, 8 brake shoe, 9 control device, 10 brake coil, 11 displacement detector, 12 position pattern generator , 13 Subtractor, 14 Compensation means.
Claims (7)
前記ブレーキドラムに対し摺動することにより制動力を発生するブレーキシューと、
前記ブレーキシューを前記ブレーキドラムに押圧するばねと、
前記ブレーキシューを前記ばねの付勢力に抗して吸引する電磁石を構成するブレーキコイルに供給する制御電圧を出力する制御装置と、
を備えたエレベーター用ブレーキ装置において、
前記制御装置は、前記エレベーター用ブレーキ装置への制動付加時または制動解除時における前記ブレーキシューの位置パターンを生成する位置パターン発生器と、
前記ブレーキシューの変位に対応した位置情報を検出する変位検出器と、
前記ブレーキシューの位置が上記位置パターン発生器により生成される位置パターンの対応する時間での値に一致するように前記ブレーキコイルに印加する電圧を出力する補償手段と、
を備えることを特徴とするエレベーター用ブレーキ制御装置。 A brake drum provided in a hoisting motor that drives the elevator car up and down;
A brake shoe that generates a braking force by sliding against the brake drum;
A spring that presses the brake shoe against the brake drum;
A control device that outputs a control voltage supplied to a brake coil that constitutes an electromagnet that attracts the brake shoe against the biasing force of the spring;
In an elevator brake device comprising:
The control device generates a position pattern of the brake shoe at the time of braking addition or release of braking to the elevator brake device;
A displacement detector for detecting position information corresponding to the displacement of the brake shoe;
Compensation means for outputting a voltage to be applied to the brake coil so that the position of the brake shoe matches a value at a corresponding time of the position pattern generated by the position pattern generator;
An elevator brake control device comprising:
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JP2014005128A (en) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | Brake device for elevator and elevator |
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- 2008-12-24 JP JP2008327572A patent/JP2010149955A/en active Pending
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